Система подачи топлива предназначена для подготовки необходимого количест­ва топлива, его фильтрации и доставки к системе впрыска при требуемом давле­нии независимо от условий эксплуата­ции двигателя. В некоторых случаях ма­гистраль обратного слива избыточного топлива дополнительно охлаждается.

Система подачи топлива включает в себя следующие основные узлы (рис. «Элементы системы подачи топлива (контур низкого давления)»):

• Топливный бак 1;
• Фильтр 2 грубой очистки топлива (для системы насос-форсунок на легковых автомобилях не используется);
• Радиатор 3 блока управления (до­полнительное оборудование);
• Дополнительный насос 4 (дополни­тельное оборудование, на легковых автомобилях совмещается с топливо подкачивающим насосом и встраивается в топливный бак);
• Фильтр 5 тонкой очистки топлива;
• Топливоподкачивающий насос 6 низкого давления;
• Редукционный клапан 7 низкого давления;
• Распределительный аккумулятор (система UISдля легковых автомо­билей);
• Охладитель 9 избыточного топлива в системе обратного слива (допол­нительное оборудование);
• Топливные магистрали низкого да­вления.

Отдельные узлы могут совмещаться (например, топливоподкачивающий на­сос с редукционным клапаном). Топливоподкачивающий насос часто встраивается в распределительные ТНВД, аналогично эти агрегаты совмеще­ны и в системе Common Rail.

 

Топливный бак дизельного автомобиля

 

Топливный бак должен быть защищен от коррозии и обязан выдерживать удвоен­ное рабочее давление системы подачи то­плива, по меньшей мере 0,3 бар. Избы­точное давление автоматически должно стравливаться через специальные отвер­стия и предохранительные клапаны, рас­положенные в баке. При движении по пе­ресеченной местности, наклонах бака или ударах в него топливо не должно выте­кать из заливной горловины или уст­ройств для выравнивания давления. Бак должен быть расположен отдельно от двигателя, так, чтобы при любых неис­правностях можно было предотвратить воспламенение топлива.

 

Топливные магистрали низкого давления

 

Для прокладки магистралей низкого дав­ления наряду с металлическими трубка­ми могут применяться гибкие шланги из негорючих материалов, армированные стальной сеткой. Они располагаются та­ким образом, чтобы исключить возмож­ность воспламенения топлива и механи­ческих повреждений. Магистрали долж­ны: успешно функционировать при пере­грузках автомобиля, повышенных вибра­циях двигателя и прочих нештатных ре­жимах работы; иметь теплоизоляцию; их расположение должно по возможности облегчить подачу топлива к дизелю.

В автобусах их нельзя прокладывать через пассажирский салон или кабину.

 

Топливные фильтры дизеля

 

Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от твердых частиц. Они также предохраняют топливо от компо­нентов, вызывающих износ агрегатов си­стемы впрыска, поэтому должны быть достаточно емкими, чтобы собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между техническими обслуживаниями. Если фильтр забивается, подача топлива снижается и мощность двигателя падает.

Прецизионные детали системы впры­ска очень чувствительны к мельчайшему загрязнению топлива. К их защите от из­носа предъявляются высокие требова­ния, чтобы обеспечить надежность рабо­ты, минимальный расход топлива и пред­писанный уровень эмиссии отработавших газов.

При особо высоких требованиях к за­щите от износа и/или при увеличенном интервале обслуживания системы пода­чи топлива снабжаются фильтрами гру­бой и тонкой очистки.

 

Фильтр грубой очистки топлива

 

Фильтр 2 грубой очистки топлива (рис. «Элементы системы подачи топлива (контур низкого давления)») предназначается, главным образом, для фильтрации крупных частиц взвеси и ча­ще всего представляет собой сетку с ша­гом в 300 мкм.

 

Фильтр тонкой очистки топлива

 

Фильтр 5 тонкой очистки топлива (рис. «Элементы системы подачи топлива (контур низкого давления)») расположен на топливной магистрали пе­ред топливоподкачивающим насосом или ТНВД. Фильтрация происходит за счет протекания топлива через сменные фильтрующие элементы 3 (рис. «Разрез фильтра тонкой очистки топлива с влагоотделителем»), вы­полненные из прессованных материалов или многослойных синтетических мик­роволокон. Возможны также конструк­ции, состоящие из двух фильтров, соеди­ненных либо параллельно для увеличе­ния емкости, либо последовательно, что позволяет проводить ступенчатую очист­ку топлива или соединять в единый агре­гат фильтры грубой и тонкой очистки. Все больше используются конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.

 

Влагоотделители

 

Топливо может содержать влагу в виде ка­пель воды или в виде эмульсии воды с то­пливом (например, конденсат, возникаю­щий при перепадах температуры в топ­ливном баке). Естественно, вода не долж­на попадать в систему впрыска топлива.

Из-за различного поверхностного на­тяжения воды и топлива на фильтрующих элементах образуются капельки воды (см. рис. «Разрез фильтра тонкой очистки топлива с влагоотделителем»). Они накапливаются в водосборни­ке 8 (см. рис. «Разрез фильтра тонкой очистки топлива с влагоотделителем»). Для удаления свободной влаги может применяться отдельный вла­гоотделитель-сепаратор, в котором капли воды отделяются от топлива под действи­ем центробежной силы. Контролируют наличие воды специальные датчики.

 

Предварительный подогрев топлива

 

Предварительный подогрев топлива поз­воляет предотвратить закупоривание пор фильтрующих элементов кристаллами парафина, образующимися в топливе при зимней эксплуатации. В большинст­ве случаев предварительный подогрев то­плива осуществляется с помощью элект­ронагревательных элементов, охлаждаю­щей жидкости или топлива, поступаю­щего из системы обратного слива.

 

Ручной насос

 

Ручной насос служит для прокачивания топлива через систему подачи топлива и удаления из нее воздуха после смены фильтрующих элементов. Чаще всего он встроен в крышку фильтра.

 

Топливоподкачивающий насос в контуре низкого давления

 

Топливоподкачивающий насос в контуре низкого давления предназначен для пода­чи необходимого количества топлива к ТНВД:

• На любом режиме эксплуатации;
• C незначительным уровнем шума;
• C необходимым давлением;
• C максимальным сроком работы без поломок.

 

В распределительных ТНВД с акси­альным и радиальным движением плун­жеров шиберный роликовый топливо­подкачивающий насос встроен в корпус ТНВД. Топливоподкачивающий насос за­бирает горючее из топливного бака и не­прерывно подаст его к ТНВД с большой производительностью (60…200 л/ч) и под высоким давлением (300…700 кПа или соответственно 3…7 бар). Многие топливоподкачивающие насосы оснащены уст­ройством для устранения воздушных пробок, так что запуск двигателя без про­качки системы питания возможен даже после заливки топлива в пустой бак.

Существует три типа конструкций топливоподкачивающих насосов:

• Электронасосы (для легковых авто­мобилей),
• Шестеренные насосы;
• Сдвоенные насосы (для систем на­сос-форсунок легковых автомоби­лей).

 

Электронасос

 

Топливоподкачивающий электронасос (рис. «Топливоподкачивающий электронасос (разрез)» и рис. «Шиберный роликовый насос») применяется только на легко­вых и легких грузовых автомобилях. На­ряду с подачей топлива, он может при не­обходимости отсекать топливную маги­страль от ТНВД.

Электронасос может быть встроен в магистраль или в топливный бак. В пер­вом случае он находится между баком и фильтром тонкой очистки топлива, во втором — крепится на специальном дер­жателе в топливном баке. Насос в топлив­ном баке, как правило, имеет винтовой корпус для фильтрации топлива под дей­ствием центробежной силы вовремя за­качки топлива, дополнительную сетку-фильтр на впуске, а также датчик запол­нения бака.

С момента запуска двигателя электро­насос работает в постоянном режиме не­зависимо от частоты вращения коленча­того вала. Он непрерывно направляет то­пливо из бака через фильтр к системе впрыска. Система защиты предотвраща­ет подачу топлива при включенной бор­товой электросети автомобиля и нерабо­тающем двигателе.

Электронасос включает в себя три функциональных узла, размещенных в корпусе: собственно насос, электродвига­тель и присоединительную крышку.

 

Насос (рис. 1, поз. А)

В зависимости от области применения насосы могут иметь различную конст­рукцию. Для дизелей в большинстве слу­чаев применяются шиберные роликовые насосы (рис. рис. «Шиберный роликовый насос»). Насос состоит из корпуса 4, в котором эксцентрически размещена вращающаяся шайба 2 с канавками. В ка­ждой из канавок шайбы находится сво­бодно вращающийся ролик 3.

Под действием центробежной силы ролики при вращении ротора прижима­ются к корпусу насоса, при этом они дей­ствуют как вращающиеся уплотнения. Таким образом, между двумя последова­тельно размещенными роликами и внут­ренней поверхностью корпуса образуется подвижная камера с топливом. Действие насоса основано на том, что по мере дви­жения роликов от впускного канала 1 к выпускному каналу 5 они перемещают порцию топлива в направлении ТНВД.

Электродвигатель (рис. «Топливоподкачивающий электронасос (разрез)», поз. В).

Электродвигатель состоит из системы постоянных магнитов и вращающегося якоря 2. Его параметры определяются ве­личиной требуемого расхода топлива при заданном давлении в системе. Через элек­тродвигатель постоянно протекает топ­ливо, выполняя вдобавок функции охла­ждающей жидкости. Благодаря этому можно реализовать высокую мощность двигателя без применения дорогостоя­щей системы уплотнений между узлами электронасоса.

Присоединительная крышка (рис. «Топливоподкачивающий электронасос (разрез)», поз. С)

В присоединительной крышке находятся электрические контакты электродвигате­ля, штуцер 1 подачи топлива к ТНВД и обратный клапан 6, который предотвра­щает отток топлива из магистрали после выключения насоса. Дополнительно в крышку может быть вмонтировано уст­ройство для устранения воздушных про­бок.

 

Шестеренный насос

 

Шестерённый насос (рис. «Шестерённый насос») применяет­ся для подачи топлива к системам инди­видуальных ТНВД (грузовые автомоби­ли) и Common Rail (легковые, грузовые автомобили и вездеходы). Он укреплен на двигателе, а в системе Common Rail встроен непосредственно в ТНВД. На­сос может приводиться от коленчатого вала двигателя через блок шестерен или зубчатый ремень, а также иногда вклю­чает в себя отдельную муфту сцепле­ния.

Основные конструктивные элемен­ты насоса — две шестерни, находящие­ся в постоянном зацеплении друг с дру­гом. Они перемещают топливо, попада­ющее в пазы между зубьями, из впуск­ного канала 1 в выпускной 3. Мини­мальный зазор между внутренними по­верхностями корпуса насоса и зубьями шестерен предотвращает обратный пе­реток топлива.

Производительность насоса прибли­зительно пропорциональна частоте вра­щения коленчатого вала двигателя. Регу­лирование производительности происхо­дит либо дросселированием топливного потока на стороне впуска, либо перепус­ком на стороне нагнетания.

Шестеренный насос работает без об­служивания. Для устранения воздушных пробок в системе подачи топлива исполь­зуется дополнительный ручной насос, ус­танавливаемый либо непосредственно на шестеренном насосе, либо в магистрали низкого давления.

 

Роторный насос с запирающими клапанами

 

В роторном насосе с запирающими кла­панами (рис. «Роторный насос с запирающими клапанами»), который используется для системы насос-форсунок легковых автомобилей, пружины 3 поджимают два запирающих клапана 4, опирающихся на ротор 1. Когда ротор вращается, его ку­лачки перемещают порции топлива от впускных каналов 2 к выпускным 5. Та­кой насос эффективно действует даже при минимальной частоте вращения ко­ленчатого вала.

 

Сдвоенный насос для системы насос­-форсунок

 

Сдвоенный насос для системы насос­-форсунок легковых автомобилей — это сочетание топливо подкачивающего на­соса (рис. «Сдвоенный насос») и вакуумного нагнетателя для усилителя тормозов. Он размещается в головке блока цилиндров и приводится в действие распределительным валом двигателя. Сам насос может быть ротор­ным или шестеренным. Обе конструкции насоса уже при пуске дизеля, то есть при минимальной частоте вращения колен­чатого вала, обеспечивают подачу доста­точного количества топлива. В сдвоенный насос встроены следую­щие клапаны и дроссели.

Дроссель 6 на впуске: подаваемое ко­личество топлива пропорционально час­тоте вращения коленчатого вала. Этот дроссель ограничивает величину макси­мальной подачи, предотвращая избыточ­ное нагнетание топлива.

Использование распределительной рампы в системе насос-форсунок легкового авто­мобили позволяет направлять топливо к форсункам равномерно и с одинаковой температурой. При этом через специаль­ные отверстия происходит смешивание топлива, идущего к насос-форсункам из бака, и избыточного, поступающего из си­стемы обратного слива.

Перепускной канал 12: если в системе подачи топлива появляется воздух (напри­мер, после полной выработки топлива из топливного бака), то при пониженном давлении в системе обратный клапан 11 низко­го давления остается закрытым. При запол­нении бака воздух через перепускной канал 12 выдавливается топливом из системы.

Рациональное расположение каналов в насосе позволяет в случае отсутствия топлива в баке избежать работы шесте­рен всухую. Благодаря этому при запуске дизеля после заправки бака топливо вновь поступает в систему.

Сдвоенный насос снабжен отводом 8 для подсоединения манометра для конт­роля давления топлива.

 

Распределительная рампа

 

Использование распределительной рампы в системе насос-форсунок легкового авто­мобили позволяет направлять топливо к форсункам равномерно и с одинаковой температурой. При этом через специаль­ные отверстия происходит смешивание топлива, идущего к насос-форсункам из бака, и избыточного, поступающего из си­стемы обратного слива.

 

Редукционный клапан низкого давления

 

Редукционный клапан низкого давления (называемый также обратным клапа­ном, рис. «Редукционный клапан низкого давления для систем UIS и UPS «) установлен в магистрали об­ратного слива топлива. Его задача — на всех режимах работы двигателя обеспе­чивать поддержание необходимой вели­чины низкого давления в системах впрыска UIS и UPS. Аккумулирующий клапан 5 открывается при давлении 300…350 кПа (3…3,5 бар). Конусное седло 7 открывает аккумуляторную камеру 6. Через щелевое уплотнение 4 начинает проникать небольшое количество топ­лива. В зависимости от давления топли­ва возвратная пружина 3 позволяет кла­пану 5 сдвинуться от исходной точки на большую или меньшую величину. Сооб­разно этому меняется пропускная спо­собность редукционного клапана, и не­большие колебания давления могут вы­равниваться.

При давлении открытия от 400…450 кПа (4…4,5 бар) клапан сдвигается настолько что щелевое уплотнение исчезает полностью, и пропускная спо­собность редукционного клапана значи­тельно возрастает.

Клапан закрывается при снижении давления топлива. Для предваритель­ного подбора давления открытия кла­пана имеются два комплекта жикле­ров 2 с пружинами 3 разной жестко­сти.

рис. «Редукционный клапан низкого давления для систем UIS и UPS « 1. Корпус клапана; 2. Резьбовой жиклер; 3. Возвратная пружина; 4. Щелевое уплотнение; 5. Аккумулирующий клапан; 6. Аккумуляторная камера; 7. Конусное седло.		рис. «Система охлаждения топлива» 1. Топливоподкачивающий насос; 2. Датчик температуры топлива; 3. Радиатор; 4. Топливный бак; 5. Расширительный бачок; 6. Система охлаждения двигателя; 7. Насос системы охлаждения топлива; 8. Дополнительный радиатор.

 

Радиатор блока управления

 

Системы UIS и UPS для грузовых автомо­билей нуждаются в радиаторе блока управления, если последний установлен непосредственно на двигателе. Топливо в этом случае служит охлаждающей жид­костью. Оно течет через охлаждающие каналы блока управления и обеспечивает отбор тепла от электронных устройств.

 

Радиатор системы охлаждения топлива

 

Из-за высокого давления в системах UIS и Common Rail топливо нагревается так сильно, что перед обратным сливом его следует охладить для зашиты топливного бака и датчика уровня топлива от перегрева. Для этого сливаемое топливо протекает через радиатор 3 (рис. «Система охлаждения топлива»), где происходит теплообмен топлива с охлаж­дающей жидкостью. Последняя циркули­рует по собственному контуру, отведенно­му от системы 6 охлаждения двигателя, поскольку температура охлаждающей жидкости в работающем двигателе слиш­ком высока, чтобы охлаждать топливо. Системы охлаждения топлива и двигателя соединены вблизи расширительного бач­ка 5, чтобы обеспечить удаление воздуш­ных пробок и компенсировать изменение объемов жидкости в зависимости от тем­пературных колебаний. Точка соединения систем выбрана таким образом, чтобы оба контура не влияли на работу друг друга.

Дополнительные клапаны для рядных ТНВД

 

Рядные ТНВД с электронным регулиро­ванием для лучшего их функционирова­ния снабжаются перепускным клапаном, а также электромагнитным запирающим клапаном или гидроэлектрическим пере­ключателем.

 

Перепускной клапан

 

Перепускной клапан предназначен для обеспечения обратного слива избытков топлива. Он открывается при превыше­нии расчетного давления перед топливо­подкачивающим насосом (2…3 бар), под­держивая постоянным давление со сто­роны подачи. Пружина 4 клапана (рис. «Перепускной клапан») давит на запирающий шарик 5 через та­релку 2, препятствуя отходу шарика от седла 6 клапана. Поднимающееся давле­ние Р в насосе отжимает запирающий шарик и открывает проход топливу. Если давление падает, клапан снова закрывает­ся. Таким образом, кроме всего прочего, выравниваются резкие колебания давле­ния, что положительно отражается на долговечности клапана.

 

рис. «Перепускной клапан» 1. Запирающий шарик; 2. Тарелка; 3. Шайба уплотнения; 4. Пружина клапана; 5. Запирающий шарик; 6. Седло клапана; 7. Полый винтовой корпус; 8. Магистраль слива топлива.		рис. «Электромагнитный запирающий клапан» 1. Электрический контакт подключения к блоку управления работой дизеля; 2. Корпус электромагнитного клапана; 3. Электромагнит; 4. Якорь электромагнита; 5. Возвратная пружина; 6. Канал подачи топлива; 7. Уплотняющий конус; 8. Дроссель стравливания воздуха; 9. Канал подачи топлива к ТНВД; 10. Подсоединение к перепускному каналу; 11. Корпус (масса); 12. Отверстия под крепеж.

​

Электромагнитный запирающий клапан

 

Электромагнитный двухходовой запи­рающий клапан действует как допол­нительное устройство для повышения надежности системы подачи топлива. Он установлен в магистрали подачи то­плива к ТНВД (рис. «Электромагнитный запирающий клапан») и в обесточен­ном состоянии перекрывает подачу. Электронный блок управления двига­телем обесточивает клапан, если распо­знает постоянные нарушения в работе регулятора частоты вращения коленча­того вала или при расчете величины подачи топлива.

При повороте ключа выключателя све­чей накаливания и стартера двигателя в рабочее положение включается электро­магнит 3 (рис. «Электромагнитный запирающий клапан»), и якорь 4 электромагни­та сдвигается примерно на 1,1 мм. Укреп­ленный на якоре уплотняющий конус 7 от­крывает доступ к каналу 9 подачи топлива к ТНВД. При повороте ключа в исходное положение электромагнит обесточивается, и возвратная пружина 5 прижимает якорь с уплотняющим конусом к посадочному седлу, перекрывая поступление топлива.

 

Гидроэлектрический переключатель

 

Гидроэлектрический переключатель слу­жит для защиты системы подачи топли­ва при возникновении в ТНВД избыточ­ного давления. Иногда бывает недоста­точно одного запирающего к лапана: при высоком давлении внутри ТНВД паде­ние давления может продолжаться до 10 с, если не принять особых мер. Все это время впрыскивание топлива будет про­должаться. Для того чтобы этого не слу­чилось, требуется использовать гидро­электрический переключатель. При его срабатывании давление внутри ТНВД резко снижается и двигатель останавли­вается максимум в течение 2 с.

Гидроэ­лектрический переключатель крепится непосредственно на корпусе ТНВД. На переключателе установлен дополнитель­но датчик 8 температуры топлива для электронного регулирования работы ди­зеля (рис. «Схемы работы гидроэлектрического переключателя»).

Рабочее положение (рис. «Схемы работы гидроэлектрического переключателя», схема а)

При повороте ключа выключателя свечей накаливания и стартера в рабочее положе­ние на гидроэлектрический переключа­тель подается напряжение. Электромагнит 6 перемещает якорь 5 вправо. Горючее по­ступает из топливного бака 10 через теп­лообменник 11 и фильтр 3 грубой очистки в штуцер А, откуда через открытый пра­вый клапан якоря электромагнита посту­пает к штуцеру В. Последний ведет к топ­ливоподкачивающему насосу 1, который направляет топливо через фильтр тонкой очистки 2 к штуцеру С. Затем через откры­тый левый клапан якоря электромагнита и штуцер D оно попадает в ТНВД 12.

Выключенное положение (рис. «Схемы работы гидроэлектрического переключателя», схема Ь)

При повороте ключа выключателя свечей накаливания и стартера в исходное поло­жение электромагнит обесточивается, и возвратная пружина 7 гидроэлектриче­ского клапана отжимает якорь электро­магнита влево.

Теперь вход топливопод­качивающего насоса непосредственно со­единяется со входом ТНВД, так что давле­ние в магистрали подачи топлива резко падает. Правый клапан переключателя соединяет топливные фильтры грубой и тонкой очистки, и топливо в обход ТНВД направляется обратно в бак.